山地果园全地形智能除草机器人

发布时间: 2023-12-08

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式：合作开发

成果类型：发明专利

行业领域：

高新技术改造传统产业

成果介绍

我国目前在山地丘陵地区果园机械化水平仅为5.75%。团队围绕高适应性、自动避障的除草目标。力求解决果园除草机场景适用性差、机具依赖进口的问题，融合机械设计、信息检测、智能控制等技术，突破自动避障除草技术瓶颈，创新研制山地果园全地形智能除草机器人。智能农机及机器人团队通过研究机体姿态控制和农机农艺融合自动避障机理，探索智能除草装备动作感知、信息检测技术，取得避障、除草等关键动作信息可测、参数可控的重大突破，结合信息化控制实现机械动作精准化，突破除草机机械结构瓶颈，优化设计适用于果园的智能除草机。实现5G传输实时监控无人化割草，融合了果园高效除草技术、多传感器融合的精准定位技术以及果园路径规划与自主导航作业技术，能够在果园中完成丘陵山区标准化的除草任务。针对果园崎岖路况下本体姿态的自适应控制问题，结合果园AGV运动学模型，建立本体姿态预测模型和二次凸规划问题进行求解，从而实现了非平坦路面对给定姿态轨迹的良好自适应跟踪控制。

成果亮点

. 果园高效除草机构研制针对实际复杂果园中，多数粉碎物中存在硬枝干、灌木的易堵物料，考虑除草作业中增加单向的推移作用，保证砸余粉碎物粉碎均匀。针对“Y型”甩刀进行了结构优化，有助于在高速旋转作用下形成负压，切断的杂草等碎渣由喂入口被吸入到壳体内，再进行砍切、打击、撕裂、揉搓作用下变成碎段和纤维状。 2. 多传感器融合的精准定位技术研究针对丘陵山地果园作业环境复杂，存在卫星信号的遮挡、移动通信基站、电台等的电磁干扰影响了卫星定位的精确性和稳定性。基于北斗定位系统，探究惯性传感器、速度传感器等多传感器信息融合定位研究，提高果园智能除草机的定位精度。 3. 果园路径规划与自主导航作业技术研究采用果树种植株行距批量定位果园果树树干位置数据以及果园高精地图位置数据，采点标记出固定障碍物，设计A*算法进行果树主行间除草路径遍历，实现除草机器人果树行间直线作业路径规划

团队介绍

“山地智能农业装备及机器人”团队依托于成渝地区双城经济圈乡村振兴国家级专家服务基地、重庆乡村振兴研究院、乡村振兴学院、重庆山地特色智慧农业学院、成渝地区双城经济圈乡村振兴学院联盟建立。长期致力于丘陵山地农业装备自动化、智能化研究，着力解决丘陵山地农机作业的薄弱环节，重点突破丘陵山地农业智能装备理论方法研究、特色产品研发和技术平台构建，围绕农业智能装备研发、关键技术创新以及机器人系统集成三个环节进行学科交叉和技术创新。旨在推动丘陵山地农机装备升级转型，实现现代农业机械智能化。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”农机装备产业科技服务团 (中国农业机械学会) 评价时间：2023-12-10

张振新

中国农业机械化科学研究院集团有限公司

研究员

综合评价

该山地果园全地形除草机器人具有远程遥控操作、自主路径规划作业等功能，可实现直线作业、曲线作业和换行掉头等作业路径模式，路径跟踪误差≤士10 cm；该机器人创新采用了油电混动系统、非机构地形履带式仿形底盘，续航能力、通过性强。作业坡度≤25°，行走速度 0~6 km/h，作业效率 1~2hm2/h,除草率≥90%。总体来时，该项目成果对重庆丘陵山地果园智能装备技术和产品研制起到引领作用，整机技术先进、成熟度高，整体技术达到国内领先水平。建议强化相应产品开发，加大产业化开发力度。

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